集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，包括支架，阻尼缸筒，調(diào)節(jié)質(zhì)量塊，彈簧，導(dǎo)桿，阻尼質(zhì)量塊，導(dǎo)向套和連接螺母，所述支架內(nèi)放置有若干個所述阻尼缸筒，所述阻尼缸筒內(nèi)設(shè)有所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊，所述彈簧，所述導(dǎo)桿，所述阻尼質(zhì)量塊，所述導(dǎo)向套和所述連接螺母，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊和所述阻尼質(zhì)量塊都與所述導(dǎo)桿連接，所述導(dǎo)桿的兩端套有所述彈簧，所述彈簧處在所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊和所述連接螺母之間，所述連接螺母與所述導(dǎo)向套連接。本實用新型具有建筑空間省、布置靈活、控制頻帶寬、預(yù)制裝配、阻尼耗能穩(wěn)定等優(yōu)點。
【專利說明】
集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型是一種用于建筑結(jié)構(gòu)的調(diào)諧減振裝置，用于地震作用或風(fēng)荷載引起的動力效應(yīng)控制，屬于建筑結(jié)構(gòu)耗能減振控制的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對土木工程結(jié)構(gòu)抗振(震)要求的提高，采用結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)的工程結(jié)構(gòu)越來越多。目前較為常用的是其中的被動控制技術(shù)，主要包括了消能減振技術(shù)和調(diào)諧減振技術(shù)兩大類。
[0003]調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TunedMass Damper, TMD)是一種非常有效的調(diào)諧減振裝置，能夠有效衰減結(jié)構(gòu)在地震作用、風(fēng)荷載等動力荷載作用下的響應(yīng)，已被廣泛應(yīng)用。它是附加在主結(jié)構(gòu)中的一個子結(jié)構(gòu)，由質(zhì)量塊、彈簧、阻尼裝置組成，通過TMD系統(tǒng)相對運動產(chǎn)生的慣性力對主結(jié)構(gòu)的反作用，控制結(jié)構(gòu)的振動。已公開的一些調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，通常需要在結(jié)構(gòu)中集中附加巨大的質(zhì)量塊，不但占據(jù)了一定的建筑使用空間，而且給所在樓層造成很大的承載負(fù)擔(dān)；同時，因為樓層位置和質(zhì)量的限制，其減振控制頻率范圍窄，對于地震作用等寬頻帶動力荷載的減振效果較小;部分調(diào)諧質(zhì)量阻尼的各種裝置裸露于工作環(huán)境中，性能易受環(huán)境影響。
[0004]近年來，由于能夠充分利用墻體所提供的空間、耗能能力強等優(yōu)勢，阻尼墻越來越多地在建筑結(jié)構(gòu)振動控制設(shè)計中出現(xiàn)，然而，當(dāng)前已公開的大部分阻尼墻(如粘滯阻尼墻(申請?zhí)?01410262093.5)、粘彈性阻尼墻(申請?zhí)?01310124804.8)、鉛阻尼墻(申請?zhí)?01110130891.6)、磁流變智能阻尼墻(專利號21^00420037740.4)等)均為基于消能減振原理的裝置，利用調(diào)諧減振原理的阻尼墻少見報道。同時，這類基于消能減振原理的裝置往往要求主體結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變形后(比如大震作用下的結(jié)構(gòu)變形)，才能提供較好的阻尼耗能能力，一定程度上限制了阻尼墻的應(yīng)用。
[0005]因此，充分考慮調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和阻尼墻的優(yōu)點，開發(fā)一種建筑空間省、布置靈活、控制頻帶寬、阻尼耗能穩(wěn)定、可靠性高的集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻具有一定的意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，該阻尼墻建筑空間省、布置靈活、控制頻帶寬、耗能能力強、可靠性高、能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制裝配的集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，該裝置同時具有一定的附加剛度和耗能能力，增加了結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼，能夠兼具鋼支撐和阻尼墻的作用。
[0007]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，包括支架，阻尼缸筒，調(diào)節(jié)質(zhì)量塊，彈簧，導(dǎo)桿，阻尼質(zhì)量塊，導(dǎo)向套和連接螺母，所述支架內(nèi)放置有若干個所述阻尼缸筒，所述阻尼缸筒內(nèi)設(shè)有所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊，所述彈簧，所述導(dǎo)桿，所述阻尼質(zhì)量塊，所述導(dǎo)向套和所述連接螺母，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊和所述阻尼質(zhì)量塊都與所述導(dǎo)桿連接，所述導(dǎo)桿的兩端套有所述彈簧，所述彈簧處在所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊和所述連接螺母之間，所述連接螺母與所述導(dǎo)向套連接。
[0009]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)向套之間的所述阻尼缸筒內(nèi)充滿粘滯流體。
[0010]進(jìn)一步的，所述支架由立桿、縱向橫桿、橫向橫桿和斜撐組成，在支撐調(diào)諧阻尼單元的同時，形成了格構(gòu)式的支撐體系，為主體結(jié)構(gòu)提供側(cè)向剛度，承擔(dān)部分側(cè)向荷載。
[0011]優(yōu)選的，所述阻尼缸筒由主缸，附缸和封閉螺母組成，所述阻尼質(zhì)量塊上設(shè)有阻尼孔。
[0012]進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊和所述阻尼質(zhì)量塊共同提供質(zhì)量，所述彈簧提供剛度，慣性力引起所述阻尼質(zhì)量塊的滑動，使得粘滯流體流經(jīng)阻尼孔產(chǎn)生所需要的阻尼，這些質(zhì)量、剛度和阻尼的元件共同構(gòu)成了一個調(diào)諧阻尼單元即調(diào)諧振子。
[0013]優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊、附缸和封閉螺母上開設(shè)孔洞，以釋放所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊位置變換引起的所述附缸內(nèi)的氣壓。
[0014]進(jìn)一步的，所述若干個調(diào)諧阻尼單元在同一榀墻體內(nèi)的參數(shù)可以不同，所述調(diào)諧阻尼單元在同一建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)不同阻尼墻內(nèi)的參數(shù)可以不同，來實現(xiàn)寬頻帶的控制范圍。
[0015]本實用新型的有益效果:
[0016]本實用新型在建筑空間內(nèi)能夠靈活布置，無需專門設(shè)計的空間，亦不必將調(diào)諧質(zhì)量集中于結(jié)構(gòu)某一部位，對建筑結(jié)構(gòu)常規(guī)設(shè)計的影響較小。存在多個調(diào)諧阻尼單元，一榀阻尼墻內(nèi)或多榀阻尼墻之間的調(diào)諧頻率可不同，因此調(diào)諧頻率可以通過合理的設(shè)計具有較寬的頻帶分布。因此，該調(diào)諧阻尼墻不但能夠較好地抑制風(fēng)振響應(yīng)等窄帶響應(yīng)，而且能夠有效控制地震作用等寬頻帶動力荷載。由于采用調(diào)諧減振原理，即使在較小的結(jié)構(gòu)變形下，阻尼墻亦能提供穩(wěn)定的阻尼耗能能力。在動力荷載作用下，該阻尼墻不但分擔(dān)了主體結(jié)構(gòu)的部分側(cè)向荷載，而且通過調(diào)諧減振的原理消耗了部分振動能量，有效地降低了主體結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)，保護(hù)了結(jié)構(gòu)安全。該裝置可廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的振動控制。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻的正視圖；
[0018]圖2為本實用新型集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻的1-1剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本實用新型集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻的2-2剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本實用新型集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻的調(diào)諧阻尼單元詳圖。
[0021]圖中標(biāo)號說明:1、支架，11、立桿，12、縱向橫桿，13、橫向橫桿，14、斜撐，2、阻尼缸筒，21、主缸，22、附缸，23、封閉螺母，3、調(diào)節(jié)質(zhì)量塊，4、彈簧，5、導(dǎo)桿，6、導(dǎo)桿，61、阻尼孔，7、導(dǎo)向套，8、連接螺母，9、粘滯流體。
【具體實施方式】
[0022]下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細(xì)說明本實用新型。
[0023]參照圖1-圖4所示，集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，包括支架I，阻尼缸筒2，調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3，彈簧4，導(dǎo)桿5，導(dǎo)桿6，導(dǎo)向套7和連接螺母8，所述支架I內(nèi)放置有若干個所述阻尼缸筒2，所述阻尼缸筒2內(nèi)設(shè)有所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3，所述彈簧4，所述導(dǎo)桿5，所述阻尼質(zhì)量塊6，所述導(dǎo)向套7和所述連接螺母8，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3和所述阻尼質(zhì)量塊6都與所述導(dǎo)桿5連接，所述導(dǎo)桿5的兩端套有所述彈簧4，所述彈簧4處在所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3和所述連接螺母8之間，所述連接螺母8與所述導(dǎo)向套7連接。
[0024]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)向套7之間的所述阻尼缸筒2內(nèi)充滿粘滯流體9，所述導(dǎo)向套7起到引導(dǎo)所述導(dǎo)桿5和封閉所述粘滯流體9的作用，所述連接螺母8將內(nèi)、外缸筒連為一體，質(zhì)量塊與所述阻尼缸筒2之間保持光滑接觸，使質(zhì)量塊能夠自由滑動，。
[0025]進(jìn)一步的，所述支架I由立桿11、縱向橫桿12、橫向橫桿13和斜撐14組成，在支撐調(diào)諧阻尼單元的同時，形成了格構(gòu)式的支撐體系，為主體結(jié)構(gòu)提供側(cè)向剛度，承擔(dān)部分側(cè)向荷載，所述立桿11、所述縱向橫桿12、所述橫向橫桿13和所述斜撐14采用鋼或鋁合金材料，所述立桿11、所述縱向橫桿12和所述橫向橫桿13構(gòu)成的多層骨架體系，用于放置多個調(diào)諧阻尼單元，并限制它們的運動;所述斜撐14則與多層骨架體系形成了格構(gòu)式的支撐體系，該體系在承受調(diào)諧阻尼單元重力的同時，能夠有效抵抗結(jié)構(gòu)側(cè)向荷載，提高結(jié)構(gòu)剛度。
[0026]優(yōu)選的，所述阻尼缸筒2由主缸21，附缸22和封閉螺母23組成，所述阻尼質(zhì)量塊6上設(shè)有阻尼孔61，針對所述阻尼質(zhì)量塊6可以通過安裝所述阻尼孔61的變截面阻尼導(dǎo)桿、改變所述阻尼孔61內(nèi)部摩擦程度、改變所述阻尼孔61長度等方式獲得不同特性的阻尼性能。
[0027]進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3和所述阻尼質(zhì)量塊6共同提供質(zhì)量，所述彈簧4提供剛度，慣性力引起所述阻尼質(zhì)量塊6的滑動，使得粘滯流體9流經(jīng)阻尼孔61產(chǎn)生所需要的阻尼，這些質(zhì)量、剛度和阻尼的元件共同構(gòu)成了一個調(diào)諧阻尼單元即調(diào)諧振子。
[0028]優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3、附缸22和封閉螺母23上開設(shè)孔洞，以釋放所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3位置變換引起的所述附缸22內(nèi)的氣壓，改變所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3的質(zhì)量大小來調(diào)整調(diào)諧阻尼單元的質(zhì)量，在所述調(diào)節(jié)質(zhì)量3塊上開設(shè)洞口以釋放其滑動時附缸內(nèi)的額外氣壓。
[0029]進(jìn)一步的，所述若干個調(diào)諧阻尼單元在同一榀墻體內(nèi)的參數(shù)可以不同，所述調(diào)諧阻尼單元在同一建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)不同阻尼墻內(nèi)的參數(shù)可以不同，來實現(xiàn)寬頻帶的控制范圍。
[0030]本實用新型的原理:
[0031]由斜撐14與多層骨架構(gòu)成的格構(gòu)式支撐體系為整體結(jié)構(gòu)提供側(cè)向度，承擔(dān)由主體結(jié)構(gòu)傳來的部分側(cè)向荷載，同時，該體系承擔(dān)阻尼單元的重力，并限制其運動。阻尼單元中的彈簧4和阻尼孔61根據(jù)事先的結(jié)構(gòu)減振設(shè)計結(jié)果確定，可將所有調(diào)諧阻尼單元設(shè)計為同一個剛度，亦可設(shè)計為多個不同的剛度，以提高阻尼墻調(diào)諧頻率的帶寬，這樣，調(diào)諧阻尼單元中的彈簧4和質(zhì)量塊構(gòu)成了調(diào)諧至結(jié)構(gòu)主要振動頻率的振子。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)受到風(fēng)、地震等荷載作用，發(fā)生側(cè)向振動時，阻尼墻的支撐體系承擔(dān)了部分側(cè)向荷載;與此同時，由于調(diào)諧共振的原理，部分振動能量被傳遞到阻尼墻中的調(diào)諧阻尼單元，引起了質(zhì)量塊在缸筒內(nèi)的滑動，阻尼質(zhì)量塊6在主缸21內(nèi)的滑動使得粘滯流體9流經(jīng)阻尼孔，產(chǎn)生了相應(yīng)的粘滯阻尼，消耗了傳遞過來的振動能量。
[0032]本實用新型的具體實施步驟:
[0033](I)根據(jù)建筑和結(jié)構(gòu)的設(shè)計初步確定阻尼墻的外形尺寸;對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，計算出所需要的減振裝置參數(shù)，據(jù)此確定所需要的阻尼墻榀數(shù)、阻尼質(zhì)量塊6和調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3的大小、彈簧剛度、阻尼孔形式、尺寸與數(shù)量等。
[0034](2)調(diào)諧阻尼墻為墻形結(jié)構(gòu)，具體實施時可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計情況，將裝置布置于結(jié)構(gòu)的合適部位。
[0035](3)根據(jù)設(shè)計參數(shù)，制作主缸21和附缸22，將阻尼質(zhì)量塊6與導(dǎo)桿5固定連接，并將阻尼質(zhì)量塊6放置于主缸21內(nèi)。從一側(cè)灌入部分粘滯流體9，安裝該側(cè)導(dǎo)向套7，再利用連接螺母8將主缸21與該側(cè)附缸22連接;從另一側(cè)灌入剩余粘滯流體9，安裝該側(cè)導(dǎo)向套7，利用連接螺母8將主缸21與該側(cè)附缸22連接。
[0036](4)將彈簧4套在連接螺母8外側(cè)的導(dǎo)桿5上，通過導(dǎo)桿5外部的螺紋和調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3內(nèi)部的螺紋將兩者連接在一起。隨后安裝安裝封閉螺母23，完成一個調(diào)諧阻尼單元制作。
[0037](5)將縱向橫桿12通過螺栓連接或焊接的方式與立桿11連接，形成單榀骨架，再于兩榀骨架之間通過螺栓連接或焊接的方式連接橫向橫桿13，構(gòu)成多層骨架體系。
[0038](6)在多層骨架體系兩側(cè)連接斜撐14，形成格構(gòu)式支撐體系；隨后將利用步驟(3)、
(4)制作的多個調(diào)諧阻尼單元安裝入格構(gòu)式支撐體系內(nèi)，并固定。
[0039](7)經(jīng)過外觀的處理后，采用焊接連接或螺栓連接的形式與主體結(jié)構(gòu)連接于所需位置。
[0040]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，其特征在于，包括支架(I)、阻尼缸筒(2)、調(diào)節(jié)質(zhì)量塊(3)、彈簧(4)、導(dǎo)桿(5)、阻尼質(zhì)量塊(6)、導(dǎo)向套(7)和連接螺母(8)，所述支架(I)內(nèi)放置有若干個所述阻尼缸筒(2)，所述阻尼缸筒(2)內(nèi)設(shè)有所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊(3)、所述彈簧(4)、所述導(dǎo)桿(5)、所述阻尼質(zhì)量塊(6)、所述導(dǎo)向套(7)和所述連接螺母(8)，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊(3)和所述阻尼質(zhì)量塊(6)都與所述導(dǎo)桿(5)連接，所述導(dǎo)桿(5)的兩端套有所述彈簧(4)，所述彈簧(4)處在所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊(3)和所述連接螺母(8)之間，所述連接螺母(8)與所述導(dǎo)向套(7)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，其特征在于，所述導(dǎo)向套(7)之間的所述阻尼缸筒(2)內(nèi)充滿粘滯流體(9)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，其特征在于，所述支架(I)由立桿(11)、縱向橫桿(12)、橫向橫桿(13)和斜撐(14)組成，在支撐調(diào)諧阻尼單元的同時，形成了格構(gòu)式的支撐體系，為主體結(jié)構(gòu)提供側(cè)向剛度，承擔(dān)部分側(cè)向荷載。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，其特征在于，所述阻尼缸筒(2)由主缸(21)，附缸(22)和封閉螺母(23)組成，所述阻尼質(zhì)量塊(6)上設(shè)有阻尼孔(61)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，其特征在于，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊(3)和所述阻尼質(zhì)量塊(6)共同提供質(zhì)量，所述彈簧(4)提供剛度，慣性力引起所述阻尼質(zhì)量塊(6)的滑動，使得粘滯流體(9)流經(jīng)阻尼孔(61)產(chǎn)生所需要的阻尼，這些質(zhì)量、剛度和阻尼的元件共同構(gòu)成了一個調(diào)諧阻尼單元即調(diào)諧振子。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，其特征在于，所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊(3)、附缸(22)和封閉螺母(23)上開設(shè)孔洞，以釋放所述調(diào)節(jié)質(zhì)量塊(3)位置變換引起的所述附缸(22)內(nèi)的氣壓。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成式調(diào)諧質(zhì)量阻尼墻，其特征在于，若干個所述調(diào)諧阻尼單元在同一榀墻體內(nèi)的參數(shù)可以不同，所述調(diào)諧阻尼單元在同一建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)不同阻尼墻內(nèi)的參數(shù)可以不同。
【文檔編號】E04B1/98GK205502281SQ201620181525
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】陳鑫, 李啟才, 李愛群, 張志強
【申請人】蘇州科技學(xué)院